奥氏体晶粒度的测定

奥氏体晶粒度的测定

“晶体度”是将晶体大小和规模的测量。钢的晶粒大小,直接影响着钢的机械性能和工艺性能,晶粒度对钢的工艺性能、化学性能、力学性能及热处理行为有着重要的影响,是表现钢性能的重要依据。实践证明,细化晶粒是同时提高钢的强度和韧性的有效途径。细晶粒的钢具有较高的强度、冲击韧性和塑性以及良好的加工性能和冲击性能;而粗晶粒钢则相反,韧性较差。因此,对某些钢进行晶粒度的测定是很有必要的1实际晶粒度的测定借助金相显微镜可以测定钢中的晶粒度。要测定钢中晶粒度则首先要将其显示出来。钢的晶粒度又分为实际晶粒度和奥氏体晶粒度,实际晶粒度是指从钢材上截取试样所测的晶粒大小,在生产检验中一般仅用于亚共析低碳钢,评定铁素体晶粒度。奥氏体晶粒度是指将钢加热到一定温度并保温足够时间后,钢中奥氏体晶粒的大小。显示奥氏体晶粒度的方法主要有:网状铁素体法、网状渗碳法、氧化法、渗碳法、直接淬火法、腐蚀氧化法、直接侵蚀法等1.1材料和侵蚀剂渗碳法是利用渗碳热处理,提高试样表面含碳量,使试样缓慢冷却后,在表面得到珠光体+网状渗碳体组织。渗碳法适用于w(C)≤0.25%的碳素钢和合金钢,将试样在(930±10)℃渗碳,并保温6h,渗碳层不小于1mm,并使其表层有过共析成分。所用侵蚀剂为4%硝酸酒精溶液。但是此试验总耗时长达13～14h,试验效率低,另外渗碳后试样过共析层浅,渗碳体网在100倍放大倍数下不易分辨,故一般很少采用此方法。1.2直接冷却加热,设置石体组织直接淬火法是将w(C)≤0.35%的钢样置于(900±10)℃加热,当钢w(C)>0.35%时,将样置于(860±10)℃加热,保温1h,然后让其完全淬透,得到马氏体组织,经磨制浸蚀后(所用浸蚀剂为饱和苦味酸水溶液加少量洗涤剂),即可显示出原奥氏体晶粒形貌。直接淬火法是一种较为理想的方法,它制样过程简单,时间短,磨制试样也比较简单,而且晶界显示清晰。但是采用直接淬火法一定要保证试样完全淬透,即全部得到马氏体组织,再配制合适的显示剂,才能较清晰地显示奥氏体晶粒。1.3加热温度的确定氧化法适用于w(C)为0.25%～0.60%的碳钢和合金钢,经磨制和抛光的试样抛光面朝上置于空气炉中加热,当w(C)≤0.35%时,加热温度(900±10)℃;w(C)>0.35%时,加热温度为(860±10)℃,保温1h,然后取出置于水中。根据氧化情况可将试样倾斜10°～15°,轻轻研磨和抛光,用15%盐酸酒精溶液进行侵蚀,腐蚀时间稍长,然后在显微镜上测定晶粒度。2金相显微镜观察这三种显示方法的理论与实践依据不同,其适用范围、特点也各不相同,结合试验室现有的设备条件,我们最终选用氧化法进行试验。1)方案一。采用试样HPB300,在900℃保温1h后淬水,在极细砂纸(5000号)磨制,然后在抛光机上轻轻抛光10s左右,选用侵蚀剂为4%硝酸酒精溶液,金相显微镜观察见下页图1,无奥氏体晶界。2)方案二。试样HPB300,在900℃保温1h后淬水,在极细砂纸(5000号)磨制,然后再抛光机上轻轻抛光10s左右,选用侵蚀剂为15%盐酸酒精溶液,金相显微镜观察见图1-2,部分区域有不太清晰的奥氏体晶界。3)方案三。试样HPB300,在900℃保温50h后淬水,在极细砂纸(5000号)磨制,然后再抛光机上轻轻抛光10s左右,选用侵蚀剂为15%盐酸酒精溶(100×)液(见图2),金相显微镜观察见图2-1,大面积有较为清晰的奥氏体晶界。4)方案四。试样65号,在860℃保温1h后淬水,在极细砂纸(5000号)磨制,然后再抛光机上轻轻抛光10s左右,选用侵蚀剂为15%盐酸酒精溶液,金相显微镜观察见图2-2,大面积有较为清晰的奥氏体晶界。3磨制试样的检测经过反复多次试验最终确定,试样保温1h,侵蚀剂为15%盐酸酒精溶液,但是采用同样的方法,试验效果却时好时坏。分析有以下两点因素:1)由于氧化时间短使得试样表面氧化层深度极为浅薄,磨深磨浅均不能显示晶界,磨掉一浅层后显示晶界形貌如图3,磨制试样较深时显示晶界形貌如图4。故磨制试样有一定的难度,磨制的深浅不易掌握,且腐蚀后能显示晶粒的区域仅为适当深度、很窄的一小片区域,模样深度不易掌握。2)试样磨制抛光后,需要浸蚀才能显示晶界,浸蚀的溶液是新配制还是放置一段时间的,试样的含碳量,以及室内的温度都会影响浸蚀时间的长短,如果浸蚀时间短,晶界不明显,如图5;浸蚀时间的过长,钢的组织已经被腐蚀出来,影响观察,如图6。故浸蚀的时间难以掌握。4晶粒度的评定试验证明,晶粒度显示方法中的氧化法能正确、客观地显示奥氏体晶粒。为确保氧化法检验结果的准确性和可靠性,必须注意以下几点:1)对加热以后的试样磨制抛光时要特别注意小心,若磨制的不够,晶粒度显露不出;若磨制过度,则可能将整个氧化物完全磨掉,那就得重新制样烧样。2)试样必须斜磨,斜磨角度不宜过大,以保证磨面中有氧化皮--早起氧化细粒--接近基体组织氧化层--基体组织等各层组织并存。3)抛光不宜用力过大、时间过长,一般10